## CME HALO DAN DAMPAKNYA PADA INTENSITAS SINAR KOSMIK [HALO CME AND ITS IMPACT TO THE COSMIC RAY INTENSITY]
Clara Y. Yatini Peneliti Pusat Sains Antariksa, Lapan email: c_yyatini@yahoo.com Diterima 16 April 2012; Disetujui 13 Juni 2012

## ABSTRACT
The solar activity closely related with the cosmic ray intensity. They have inverse correlation,  the  increase  in  the  solar  activity  will  lead  to  the  derease  of  cosmic  ray intensity.  The  year  2011  is  the  increasing  phase  of  the  24 th cycle  of  solar  activity. During this period the Sun has ejected many CMEs, some of them are halo CMEs. Halo CME ejected particles uniformly (almost uniformly) around the Sun, that have enough possibility  to  reach  the  Earth  and    lead  to  the  decrease  of  the  cosmic  ray  intensity observed on Earth. We analyzed the effect of halo CME to the cosmic ray intensity. The halo CME data comes from CACTUS, and cosmic ray intensity is observed by Moscow Neutron  Monitor.  The  cosmic  ray  intensity  shows  the  unsimilar  patterns.  Some  of  of them  show  the  clear  and  significant  decrease  in  their  intensity,  while  the  other  show the  unclear  and  insignificant  decrease.  Regarding  to  this  we  analyzed  the  cosmic  ray intensity during the occurence of CME to see how the halo CME affect the cosmic ray intensity.  It  looks  that  the decrease  of cosmic  ray  intensity does  not  affected  only by the occurence of the halo CME, but also by other interplanetary phenomena.
Keywords: Coronal mass ejection, Cosmic ray

## ABSTRAK
Aktivitas  matahari  terkait  erat  dengan  intensitas  sinar  kosmik,  dan  keduanya mempunyai  korelasi  yang  terbalik  atau  memiliki  fase  yang  berlawanan,  yang  berarti bahwa  aktivitas  matahari  yang  meningkat  mengakibatkan  turunnya  intensitas  sinar kosmik. Tahun 2011 merupakan fasa naik dari aktivitas matahari siklus ke 24. Pada tahun  ini  mulai  banyak  terjadi  lontaran  masa  korona  ( Coronal  Mass  Ejection /CME), diantaranya  merupakan  CME  halo.  CME  halo  mempunyai  lontaran  yang  tersebar merata  sehingga  mempunyai  kemungkinan  cukup  besar  untuk  sampai  ke  bumi,  dan mengkibatkan  turunnya  intensitas  sinar  kosmik  yang  teramati  di  bumi.  Dalam penelitian  ini  dilakukan  analisis  pengaruh  CME  halo  ini  terhadap  intensitas  sinar kosmik.  Data  CME  halo  diperoleh  dari Computer  Aided  CME  Tracking (CACTUS), sedangkan  data  sinar  kosmik  merupakan  data  dari  Moscow  Neutron  Monitor.  Dalam beberapa  peristiwa  terlihat  bahwa  pengaruh  CME  halo  tidak  mempunyai  pola  yang sama.  Beberapa  CME  halo  mengakibatkan  turunnya  intensitas  sinar  kosmik  secara jelas, sementara lainnya tidak mempunyai pola penurunan intensitas yang jelas. Untuk itu  dilakukan  analisis  terhadap  intensitas  sinar  kosmik  dalam  selang  waktu  tertentu untuk  mengetahui  seberapa  jauh  CME  halo  berperan  dalam  penurunan  intensitas sinar kosmik. Hasil yang diperoleh mengindikasikan bahwa perubahan intensitas sinar kosmik  bukan  hanya  disebabkan  oleh  terjadinya  CME  halo,  tetapi  dipengaruhi  juga oleh fenomena lain yang terjadi di ruang antarplanet.
Kata kunci: Lontaran masa korona, Sinar kosmik

## 1  PENDAHULUAN
Matahari  adalah  penggerak  cuaca  antariksa,  sehingga  aktivitas  maupun perubahan  yang  terjadi  di  matahari  akan  berdampak  juga  pada  kondisi  yang  ada  di antariksa. Fenomena yang terjadi di matahari seperti flare dan CME terkait erat dengan penurunan intensitas sinar kosmik yang diterima di bumi (Cane, 2000). Sinar kosmik mempunyai rentang energi dari 100 MeV sampai 10 GeV. Sinar kosmik yang diterima di bumi ini juga dipengaruhi oleh aktivitas matahari. Aktivitas matahari yang bervariasi akan  mempengaruhi  intensitas  sinar  kosmik.  Variasi  intensitas  sinar  kosmik berbanding terbalik dengan aktivitas matahari.
Flare  maupun  CME  yang  terjadi  di  permukaan  matahari  merupakan  peristiwa impulsif  yang  melepaskan  sejumlah  besar  materi  dan  radiasi.  Cane  dkk.  (1996) mempelajari  efek  dari  flare  maupun  CME  pada  penurunan  intensitas  sinar  kosmik. Medan  magnet  yang  keluar  dari  matahari  bersamaan  dengan  lontaran  flare  maupun CME  dari  matahari  akan  menyapu  sinar  kosmik  yang  berada  di  ruang  antarplanet, sehingga  jumlah  sinar  kosmik  yang  sampai  di  bumi  akan  berkurang.  Akan  tetapi Shrivastava dan Singh (2005) lebih menekankan CME sebagai penyebabnya. CME halo mempunyai  sudut  angular  yang  mendekati  360 ⁰ sehingga  partikel  yang  dilontarkan akan menyebar dari permukaan matahari ke segala arah. Oleh sebab itu partikel yang terlempar  dalam  peristiwa  CME  halo  ini  mempunyai  kemungkinan  yang  besar  untuk sampai ke bumi  dan  mengakibatkan  dampak  di  bumi.  Salah  satu dampak  CME  halo ini adalah penurunan intensitas sinar kosmik (Lara dkk., 2005).
Untuk  mengetahui  bagaimana  pengaruh  CME  halo  ini  pada  intensitas  sinar kosmik,  maka  dilakukan  analisis  terhadap  pola  intensitas  sinar  kosmik  yang  diduga terkait  dengan  CME  halo.  Tahun  2011  dipilih  karena  pada  tahun  ini  mulai  terjadi cukup  banyak  CME  halo,  karena  merupakan fasa  naik  dari  siklus  aktivitas  matahari ke-24.

## 2  DATA DAN METODE
Untuk  mengetahui  pengaruh  halo  CME  terhadap  sinar  kosmik  dilakukan analisis  terhadap  intensitas  sinar  kosmik  pada  selang  waktu  beberapa  hari  sebelum dan sesudah terjadinya CME halo. CME halo yang diteliti adalah CME halo yang terjadi pada  tahun  2011,  yang  terjadinya  tidak  bersamaan  atau  hampir  bersamaan  dengan CME yang lain. Dengan kriteria ini, dari 15 CME halo  yang terjadi diperoleh sebanyak 10  CME  yang  dianalisis.  Data  CME  diperoleh  dari  CACTUS  di  http://sidc.oma.be/ cactus/. CACTUS merupakan perangkat lunak yang dapat secara otomatis mendeteksi CME  dari  citra  yang  diperoleh Large  Angle  and  Spectrometric  Coronagraph (LASCO) (Robbrecht  dkk.,  2009;  Robbrecht  dan  Berghmans,  2004).  Definisi  CME  halo  adalah CME  yang  mempunyai  sudut  angular  lebih  dari  270 ⁰ .  CME  halo  yang  dianalisis terdapat  di  Tabel  2-1.  Gambar  2-1  merupakan  contoh  citra  CME  dari  LASCO  dan distribusi kecepatannya.

## Tabel 2-1: CME HALO DARI CACTUS PADA TAHUN 2011 YANG DIANALISIS
No. Tanggal Waktu (UT) Sudut Angular ( ⁰ ) Kecepatan (km/s) 1 13 Januari 2011 09:48 280 905 2 15 Februari 2011 02:12 360 471 3 21 Maret 2011 02:36 360 1041 4 7 April 2011 13:36 346 1498 5 4 Juni 2011 22:05 346 941 6 14 Juni 2011 09:24 360 694
7 4 Agustus 2011 01:36 348 905 8 4 Oktober 2011 13:25 360 694 9 3 November 2011 23:12 318 625 10 17 November 2011 21:48 360 778
Gambar 2-1: Citra  LASCO  untuk  CME  halo  tanggal  15  Februari  2011  (kiri)  dan  distribusi kecepatannya di permukaan matahari (kanan)
Intensitas sinar kosmik merupakan hasil pengamatan Moscow Neutron Monitor (http://cr0.izmiran.rssi.ru/mosc/main.htm),  dan  merupakan  data  rata-rata  per  jam. Data yang digunakan adalah data pada waktu di sekitar terjadinya CME halo. Karena pengaruh  CME  ke  bumi  dapat  terjadi  1–5  hari  setelah  terjadinya  lontaran  dari matahari, maka data sinar kosmik mempunyai rentang waktu 2 hari sebelum sampai 7 hari  setelah  terjadinya  CME  halo.  Data  ini  kemudian  diplot  untuk  mengetahui  profil intensitasnya terhadap waktu. Salah satu profil intensitas sinar kosmik diperlihatkan pada Gambar 2-2. Gambar ini menunjukkan intensitas sinar kosmik yang diperkirakan terkait  dengan  CME  halo  tanggal  15  Februari  2011.  Intensitas  sinar  kosmik  berasal dari tanggal 13 sampai 22 Februari 2011.
8800 9000 9200 9400 9600 9800 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Int e nsit a s sina r k o smik (c o u nt s/j a m) Waktu (Februari 2011) Intensitas Sinar Kosmik tanggal 13 - 22 Februari 2011

## 3  HASIL DAN ANALISIS
Berdasarkan  data  variasi  intensitas  sinar  kosmik  yang  diperoleh  dari  Moscow Neutron  Monitor,  diketahui  bahwa  variasi  intensitas  ini  cukup  bervariasi,  dari  1 sampai  5%.  Variasi  ini  dapat  dilihat  pada  plot  intensitas  seperti  pada  Gambar  3-1 maupun  3-2.  Sumbu  vertikal  menunjukkan  besarnya  perubahan  intensitas  terhadap rata-rata  intensitas  sinar  kosmik  pada  bulan  Februari  1989  (http://cr0.izmiran.rssi. ru/mosc/baseinfo.htm).  Besarnya  variasi  intensitas  yang  diperhitungkan  disini dihitung dari nilai tertinggi dikurangi dengan nilai terendah.
Dari beberapa plot ini terlihat bahwa pola variasinya juga tidak sama, ada yang penurunannya  terlihat  dengan  jelas  sementara  yang  lain  tidak  menunjukkan  pola penurunan  intensitas  yang  kurang  tegas.  Berdasarkan  profil  intensitas  sinar  kosmik ini penulis mengelompokkan pola-pola ini menjadi dua bagian, yaitu yang mempunyai pola  penurunan  intensitas  yang  signifikan,  dan  kelompok  yang  lain  mempunyai  pola intensitas sinar kosmik yang kurang signifikan, seperti diperlihatkan pada Gambar 3-1 dan 3-2.
Gambar 3-1: Variasi  intensitas  sinar  kosmik  yang  menunjukkan  penurunan  yang  signifikan.  Garis vertikal menunjukkan waktu terjadinya CME halo (Sumber: Moscow Neutron Monitor)
Gambar 3-2: Pola  perubahan  intensitas  sinar  kosmik  yang  kurang  signifikan.  Garis  vertikal menunjukkan waktu terjadinya CME halo (Sumber: Moscow Neutron Monitor)
Perubahan  intensitas  sinar  kosmik    yang  terjadi  pada  bulan  Februari,  April, Juni, Agustus, dan Oktober (Gambar 3-1) mempunyai nilai yang lebih besar dari pada penurunan  sinar  kosmik    yang  terjadi  pada  bulan  Januari,  Maret,  dan  November (Gambar 3-2). Kelompok yang pertama (selanjutnya disebut Kelompok A)  mempunyai variasi  antara  lebih  besar  dari  3%,  sedangkan  kelompok  yang  kedua  (Kelompok  B) variasinya lebih kecil dari 3%. Pola penurunannya secara umum juga mempunyai pola yang  berbeda.  Kelompok  pertama  mempunyai  pola  penurunan  intensitas  yang  lebih jelas  dari  pada  kelompok  kedua  dalam  waktu  satu  sampai  beberapa  hari  setelah terjadinya CME halo.
Sebagai  contoh  adalah  Gambar  3-3.  Gambar  ini  menunjukkan  pola  variasi intensitas sinar kosmik yang diterima di bumi terkait dengan CME halo pada tanggal 15  Februari  2011  jam  02:12  UT  dengan  kecepatan  liniernya  471  km/detik.  Sinar kosmik  mengalami  penurunan  pada  awal  18  Februari.  Hal  ini  juga  sesuai  dengan perhitungan  waktu  antara  awal  munculnya  CME  dengan  kecepatannya,  yang menghasilkan  selang  waktu  (waktu  tunda)  sebesar  88  jam  atau  3.6  hari.  Sebaliknya, profil  intensitas  sinar kosmik pada  sekitar  terjadinya  CME  halo  tanggal  17  November 2011  (Gambar  3-4)  tidak  menunjukkan  pola  penurunan  intensitas  yang  jelas.  CME halo yang terjadi pada jam 21:47UT dengan kecepatan linier 748 km/detik seharusnya dapat mencapai bumi pada sekitar awal tanggal 20 November 2011. Akan tetapi dalam profil  tidak  terlihat  dengan  jelas  adanya  penurunan  intensitas  pada  sekitar  waktu tersebut.
Gambar 3-3: Variasi intensitas sinar kosmik tanggal 13–22 Februari 2011. Garis vertikal pada gambar menunjukkan  waktu  terjadinya  CME  halo  pada  tanggal  15  Februari  2011  pukul  02:12 UT. (Sumber: Moscow Neutron Monitor)
Gambar 3-4: Variasi  intensitas  sinar  kosmik  tanggal  15–24  November  2011.  Garis  vertikal menunjukkan waktu terjadinya CME halo pada tanggal 17 November 2011 pukul 21:48 UT. (Sumber: Moscow Neutron Monitor)
Sama halnya dengan fenomena lain di permukaan bumi yang dipengaruhi oleh aktivitas  matahari,  maka  sinar  kosmik  juga  dipengaruhi  oleh  parameter  yang  terkait dengan  antarplanet  (Gupta  dan  Badruddin,  2005).  Oleh  sebab  itu  dilihat  juga parameter angin surya, antara lain kecepatan (V) dan medan magnet antarplanet arah utara-selatan (Bz). Kecepatan angin surya diperoleh dari instrumen Solar Wind Electron Proton  Alpha  Monitor (SWEPAM),  sementara  kuat  medan  magnet  antarplanet  utara- selatan didapat dari instrumen MAG, yaitu magnetometer yang mengukur kuat medan magnet  antar  planet.  Kedua  instrumen  ini  berada  pada  satelit  ACE.  Dari  kesepuluh CME halo dan intensitas sinar kosmik yang terkait, maka dari data SWEPAM dan MAG diperoleh V proton dan Bz (diperoleh dari data jam-an) seperti yang tertera pada Tabel 3-1. Dalam tabel ini dipisahkan peristiwa peristiwa yang merupakan kelompok A dan kelompok B. Terlihat bahwa untuk V dan Bz tidak menunjukkan perbedaan yang jelas diantara kedua kelompok ini, walaupun secara umum nilai negatif Bz pada kelompok A (dengan  nilai  rata-rata  =  10.1)  dan  kecepatan  angin  surya  (rata-rata  867  km/detik) lebih besar dari pada kelompok B (dengan nilai rata-rata Bz = 5.1 dan kecepatan = 837 km/detik).

## Tabel 3-1:  CME  HALO  DAN  VARIASI  INTENSITAS  SINAR  KOSMIK  SERTA  PARAMETER  ANTAR- PLANET YANG TERKAIT
No.  Tanggal CME Variasi sinar kosmik (%) Kecepatan CME (km/detik) Kec. Angin Surya (km/detik) Bz (nT) Kelompok A 1 15 Februari 4.5 471 592 -12.5 2 7 April 3.5 1498 545 -8.8 3 4 Juni 3.8 941 540 -10.8 4 14 Juni 4.5 694 539 -4.1 5 4 Agustus 5.0 905 611 -18.9 6 4 Oktober 3.0 694 450 -5.5 Rata-rata 4.1 867 546 -10.1 Kelompok B 7 13 Januari 1.5 905 566 -3.9 8 21 Maret 2.5 1041 507 -4.9 9 3 November 1.0 625 355 -3.7 10 17 November 1.0 778 417 -7.7 Rata-rata 1.5 837 461 -5.1
Dalam  Tabel  3-1  medan  magnet  antarplanet  arah  utara  selatan  (Bz) menunjukkan nikai negatif, yang mengindikasikan terjadinya rekoneksi medan magnet di  magnetopause  dan  memungkinkan  terjadinya  transfer  energi  kedalam  magnetosfer bumi (Gonzales dkk., 1999), sehingga intensitas sinar kosmik mengalami penurunan. Akan tetapi tingkat atau besarnya penurunan tersebut ternyata tidak sama. Dari hasil yang diperoleh, penurunan intensitas sinar kosmik tampaknya tidak hanya disebabkan oleh  adanya  CME  halo,  walaupun  CME  halo  mempunyai  peran  yang  lebih  besar  dari pada  CME  yang  bukan  halo  (Badruddin  dan  Singh,  2003).  Ananth  dan  Venkatesan (1993) menyatakan bahwa ada beberapa penurunan intensitas sinar kosmik dapat juga disebabkan  oleh  adanya  gelombang  kejut  antarplanet  ( interplanetary  shock ),  awan magnet, gabungan antara awan magnet dan interplanetary shock, serta karena adanya fenomena  yang  disebut  sebagai Corotating  Interaction  Region (CIR).  Sayangnya,  tidak semua  CME  halo  dapat  mengakibatkan  munculnya  gelombang  kejut  antarplanet maupun  awan  magnet  yang  efektif  untuk  menurunkan  intensitas  sinar  kosmik. Sehingga  dapat  terlihat  bahwa  CME  halo  saja  tidak  selalu  menyebabkan  modulasi sinar kosmik yang signifikan.

## 4  KESIMPULAN
Modulasi intensitas sinar kosmik mempunyai kaitan yang erat dengan aktivitas matahari.  Naiknya  aktivitas  matahari  berakibat  pada  turunnya  jumlah  sinar  kosmik yang  diterima  di  bumi.  CME  halo  merupakan  salah  satu  aktivitas  matahari  yang dianggap dapat mempengaruhi intensitas sinar kosmik.
Sepuluh CME halo yang terjadi pada tahun 2011 menunjukkan bahwa ternyata tidak  semua  CME  halo  menyebabkan  penurunan  intensitas  sinar  kosmik  yang signifikan. Sedangkan parameter angin surya, yaitu kecepatan (V) dan medan magnet antarplanet  arah  utara-selatan  (Bz),  belum  cukup  untuk  menjadi  faktor  yang menentukan penurunan intensitas sinar kosmik.
Pengamatan CME menunjukkan bawa fenomena antarplanet dapat mempunyai peran  yang  sangat  penting  dalam  modulasi  sinar  kosmik  yang  diamati  di  bumi, sehingga perlu dipertimbangkan juga fenomena antarplanet yang mengikuti CME halo
ini.  Beberapa  penelitian  lain  menyatakan  bahwa  modulasi  sinar  kosmik  juga disebabkan oleh adanya awan magnet dan shock (gelombang kejut).

## DAFTAR RUJUKAN
Advanced Composition Explorer, http://www.srl.caltech.edu/ACE/ .
Ananth, A.G., Venkatesan, D., 1993. Effect of Interplanetary Shocks and Magnetic Clouds on Onset of Cosmic Ray Decrease , Solar Phys. 143, 373.
Badruddin,  Singh,  Y.P.,  2003. CME  types ,  their  interplanetary  manifestation  (ICMEs) and effect on cosmic ray intensity, 28 th International Cosmic Ray Conference , 3631. CACTUS, http://sidc.oma.be/cactus/. Cane, H.V., 2000. Coronal Mass Ejection and Forbush Decreases , Space Sci. Rev. 93, 55. Cane,  V.,  Ricardson,  I.G.,  von  Rosenvinge,  T.T.,  1996. Cosmic  ray  decreases:  1964 – 1994 , J. Geophys. Res. 101, 2156. Gonzalez, W.D., Tsurutani, B.T., Clùa de Gonzalez, A.L., 1999. Interplanetary Origin of Geomagnetic Storms, Space Sci. Rev. 88, 529.
Gupta, V., Badruddin, 2005. Cosmic Ray Intensity Variation During Carrington Rotation Periods in Low Solar Activity  Conditions , 29 th International Cosmic Ray Conference Pune 2, 61.
Lara,  A.,  Gopalswamy,  N.,  Caballero-López,  R.A.,  Yashiro,  S.,  Xie,  H.,  Valdés-Galicia, J.F.,  2005. Coronal  Mass  Ejections  and  Galactic  Cosmic  Ray  Modulation , Astrophys. J. 625, 441.
Moscow Neutron Monitor, http://cr0.izmiran.rssi.ru/mosc/main.htm .
Robbrecht, E., Berghmans, D., 2004. Automated Recognition of Coronal Mass Ejections (CMEs) in Near Real Time Data , Astron. & Astrophys, 452, 1097. Robbrecht, E., Berghmans, D., Van der Linden, R.A.M., 2009. Automated LASCO CME Catalog for Solar Cycle 23: Are CMEs scale invariant ?, Astrophys. J. 691, 1222. Shrivastava,  P.K.,  Singh,  N.,  2005. Latitudinal  Distribution  of  Solar  Flares  and  Their Association with Coronal Mass Ejections , Chinese J. Astron. Astrophys. 5, 198.